스마트 온실, 햇빛에서 식물 성장에 필요한 파장은 통과시키고 나머지는 광전지쪽으로 이동시켜 전력 생산 스마트 온실에서 작물을 재배하면 물이 일반 온실에서보다 5% 적게 들며 생산된 전기를 이용할 수 있는 혜택도 있다. / 사진:ELECTREK토마토와 오이 같은 작물을 재배하면서 태양광을 이용해 전기도 같이 생산하는 ‘스마트 온실’이 개발됐다. 미국 캘리포니아대학(샌터크루즈 캠퍼스)의 과학자들은 이런 새로운 온실에서도 작물이 일반 온실에서처럼 건강하게 자랄 수 있다는 점을 입증했다.
마이클 로이크 교수는 “우린 스마트 온실이 작물의 성장을 방해하지 않고 태양 에너지를 전기로 전환해 사용할 수 있다는 것을 시연했다”고 설명했다. “아주 놀라운 일이다.” 로이크 교수는 미국 지구물리학연합(AGU)이 발행하는 ‘학술지 지구의 미래’에 이 논문을 발표했다.
스마트 온실은 밝은 자홍색 전지판이 온실 지붕을 덮어 햇빛을 흡수하고 그 에너지를 광전지로 이동시켜 전기를 생산한다. 파장 선택적 광전지 시스템(WSPV)이라는 기술이다. 이 독특한 광전지는 선택적인 파장을 통과시키는 자홍색 형광 염료를 사용한다. 식물 성장에 필요한 파장은 통과시키고 식물 광합성에 큰 영향이 없는 녹색이나 파란색 파장은 광전지쪽으로 이동시켜 전력을 생산하게 하는 것이다. 논문의 공동 저자인 슈카터와 글렌 앨러스가 개발한 이 기술은 전통적인 광전지 시스템보다 더 저렴한 동시에 더 효율적이다.
연구팀은 샌터크루즈 캠퍼스의 2곳과 캘리포니아 주 왓슨빌의 한 곳에 스마트 온실을 만들어 작물의 성장과 열매 생산을 테스트했다. 토마토, 오이, 레몬, 라임, 피망, 딸기, 바질 등 20가지의 작물을 대상으로 했다. 그 결과 작물의 80%가 자홍색 태양전지판의 약간 어두운 조명에 아무런 영향을 받지 않았으며 나머지 20%는 일반 온실에서보다 더 잘 자랐다. 또 자홍색 태양전지판 아래서 토마토를 기르는 데는 물이 일반 온실에서보다 5% 적게 들었다.
온실에서 사용되는 에너지를 줄이는 것은 매우 중요하다. 로이크 교수에 따르면 식량 생산용 온실 사용이 지난 20년 동안 6배로 증가했기 때문이다.
근년 들어 개발된 새로운 형태의 농업을 위한 기술은 스마트 온실 외에도 많다. CNN 방송의 보도에 따르면 ‘내이처스위트’라는 회사는 미국 애리조나 주의 온실에 인공지능(AI)을 사용해 작물을 재배한다. 온실 천장에 설치된 카메라 10대로 작물에 해충이 생겼는지 또는 시들었는지 확인하기 위해 지속적으로 사진을 찍어 관리한다. ‘프로스페라’라는 업체가 개발한 그 소프트웨어는 그런 문제를 정확히 파악해 하루 24시간 피드백을 제공한다. 이전에는 네이처스위트의 직원들이 온실 내부를 일일이 돌아다니며 작물의 문제점을 파악했다.
옥상 텃밭을 활용하는 ‘그린 루프’도 있다. 유휴 공간을 활용하고 도시 지역에서 식량 접근의 격차를 줄이기 위해 사용되는 또 다른 작물 재배 방식이다. 워싱턴시티페이퍼스의 보도에 따르면 ‘업톱에이커스’라는 회사는 2015년부터 워싱턴 D.C.에서 건물 옥상을 이용해 5군데에서 도시 농장을 개장했다. 그린 루프는 식량 생산 외에 빗물 집수, 서식지 보호, 에너지 보존에도 도움이 된다. 업톱에이커스의 공동 창업자 캐슬린 오키프는 그린 루프가 시민이 필요로 하는 충분한 식량을 생산하지는 못하지만 유휴 공간 활용 외에도 식량에 관한 사람들의 사고방식을 바꿀 수 있다고 강조했다.
- 시드니 페레이라 뉴스위크 기자
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